非均相催化的动力学过程涉及几个步骤，包括吸附，扩散和表面化学反应。目前的研究多集中在增加活性位点的量并改善内在活性。然而，很少研究直接解决电极/电解质界面处的离子扩散动力学。

有鉴于此，北京科技大学张跃院士，康卓副教授报道了通过面部水相化学刻蚀策略，获得了3D多孔石墨烯骨架（HGF）作为催化剂载体，可以精细调整纳米级孔，以增强OER中的离子迁移动力学。

文章要点

1）TEM图像显示，石墨烯片主要是平坦的，具有一些片状折叠和小的横向延伸。从HRTEM图像，可以发现典型的横向褶皱，这表明石墨烯片的厚度为3-5层。蚀刻时间分别为0.5、1.0、1.5和2.0 h的多孔石墨烯片的HRTEM图像显示，随着蚀刻时间的增加，孔的尺寸变大而孔的数量变小。氧化蚀刻过程从化学上更具活性的缺氧部位开始，并在氧化石墨烯（GO）的基面上传播，从而随着蚀刻时间的增加而形成越来越大的孔。用SEM研究了Ni-NiO / HGF的微观结构。清楚地看到，所制备的Ni-NiO / HGF具有互连的3D石墨烯网络和多孔结构。孔径范围从100 nm到几微米。在退火过程之后，观察到Ni-NiO / HGF的横截面形态几乎没有变化，孔的尺寸和数量保持与退火之前相同。

2）研究人员通过对变化的孔结构进行系统的电化学研究，从简化的等效电路到复杂的实际电路，提出了一系列模型，以找出弱化的电化学扩散支配的调制规则，并确定离子迁移阻力。此外，考虑到通过引入纳米级空穴不可避免地对石墨烯骨架的导电性产生负面影响，因此突出了电极的外部离子迁移与内部电荷迁移之间的平衡。

该研究提供了来自供应侧（反应性离子传输）和消耗侧（活性部位）的催化性能的协同调节，并且为催化剂电极的精确设计提供了新的策略，以进一步推动OER性能极限。

Pingwei Wu, et al, 3D Holey-Graphene Architecture Expedites Ion Transport Kinetics to Push the OER Performance, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202001005

https://doi.org/10.1002/aenm.202001005